杆塔设计 受力分析
架空输电线路内悬浮抱杆倾覆受力分
架空输电线路内悬浮抱杆倾覆受力分析蒙春玲，王金龙，郭立波（中国能源建设集团山西省电力勘测设计院有限公司，山西太原030001）摘要：输电线路杆塔组立主要采用内悬浮外拉线抱杆分解组立，抱杆组立、拉线设置及杆塔组立均属高风险作业。
采用线性和非线性的方法，利用SmartTower 和有限元软件对工程实例中的抱杆意外倾倒进行受力分析，得出45毅风瞬时力是导致抱杆顶部位移的主要因素，顶部较大位移是拉索破坏的主要原因。
关键词：输电线路；杆塔；内悬浮抱杆；受力分析中图分类号：TM753文献标志码：A文章编号：1671-0320（2022）06-0023-030引言随着输电线路电压等级不断提高，特别是特高压工程的建设，输电线路铁塔高度不断增加，横担长度越来越长，单件质量越来越大，铁塔组立成为施工技术安全风险高、安装效率低、劳动强度大、施工成本高的主要部分。
目前，组塔方式主要有直升机吊装组塔、吊车组塔、落地抱杆组塔和内悬浮抱杆组塔，由于受地形、成本的制约，内悬浮抱杆组塔仍是施工组塔的主要方式。
内悬浮抱杆组塔又分为内悬浮外拉线抱杆分解组塔和内悬浮内拉线抱杆分解组塔，内悬浮外拉线抱杆组塔为三级风险，其抬升过程风险更高，需采取措施保障安全。
本文以工程案例来说明内悬浮外拉线抱杆在抬升过程中意外倾倒的受力情况。
1工程案例简介某工程中，施工人员在将第1层18m 位置拉线翻至抱杆36m 高度处的过程中，先将第1层18m 处的4根拉线拆除放至地面，然后登高至36m 处挂设完成B 、C 、D 腿3根拉线（尚未锚固），当挂设第4根A 腿方向拉线时，现场突起七级阵风，最大风速达16.7m/s （气象站距地10m 实测数据），气象站海拔高度1119m ，塔位海拔高度1727m ，根据相关气象规范[1]，折算塔位计算风速19m/s ，引起抱杆AC 方向剧烈晃动，设置在抱杆26m 处的4根拉线受到剧烈冲击，其中C 腿设置在抱杆26m 处拉线断裂，抱杆失稳倒向A 腿方向，随后B 腿拉线断裂。
输电线路杆塔的结构优化与分析
输电线路杆塔的结构优化与分析输电线路杆塔是电力系统中的重要设施，用于支撑输电线路，保障电能的传输和分配。
杆塔的结构优化和分析是提高输电线路安全性能和经济性的关键。
本文将从杆塔结构的优化设计、力学分析、材料选用等方面探讨输电线路杆塔的优化与分析。
一、杆塔结构的优化设计输电线路杆塔的结构优化设计是提高杆塔整体性能并减少杆塔重量的关键。
优化设计的主要目标是确保杆塔的稳定性和抗风性能，同时降低运载杆塔的重量，减少杆塔成本。
通过数值模拟和实验数据分析，确定合理的杆塔高度、截面尺寸和杆塔架设方式等因素，以最大限度地提高杆塔的整体性能。
二、杆塔力学分析杆塔的力学分析是评估杆塔结构强度和抗风能力的基础。
杆塔承受的主要力包括垂直荷载、水平荷载和风荷载等。
在进行力学分析时，需要考虑杆塔的材料特性、截面形状和外部荷载条件等因素。
通过有限元分析等方法，分析杆塔在不同荷载作用下的应力和变形情况，评估杆塔的结构安全性能。
三、杆塔材料选用杆塔的材料选用是保证杆塔结构强度和耐久性的重要环节。
常见的杆塔材料包括钢材、木材和混凝土等。
钢材具有高强度、耐腐蚀性好等优点，广泛应用于输电线路杆塔。
木材在一些特殊环境下也被使用，但其强度和稳定性相对较低。
混凝土杆塔在高压输电线路中较为常见，具有良好的耐久性和稳定性。
根据杆塔的具体使用环境和技术要求，选择合适的材料，确保杆塔的结构安全和寿命。
四、杆塔结构优化与环境保护杆塔结构优化还需要考虑对环境的保护。
传统的杆塔设计和建设方式常常对环境产生一定的影响，例如土地利用、生态破坏等。
在进行杆塔设计时，需要充分考虑生态保护和环境可持续性发展的要求，减少对生态环境的破坏。
同时，根据地理地形和气候特点，优化杆塔的布局和高度，减少对风能利用和风景的影响。
总之，输电线路杆塔的结构优化和分析是电力系统中重要的研究方向。
通过合理的结构设计、力学分析和材料选用，可以提高杆塔的安全性能和经济性，同时减少对环境的影响，实现电力系统的健康发展。
杆塔受力分析(2009.09.21)
(2-11)
(2-12)
K=1.15；冰厚b=15mm时，K=1.225；
安装时，垂直荷载还应包括工人、工具和附件质量。
杆塔受力分析与计算
2、电杆荷载计算 （2）导线、避雷线的风荷载W： 无冰时： W1=g4SLh· cosα/2+PJ1 覆冰时： W1=g5SLh· cosα/2+PJ2 式中 α——线路转角0； PJ1——无冰时绝缘子串风压， PJ1=n(v/25)2η，N； n——每串绝缘子个数； η——屏蔽系数，绝缘子串为单串时取1.0，双串 时取1.5； PJ2——覆冰时绝缘子串风压， PJ2=n(v/25)2，N；
杆塔受力分析与计算
2、电杆荷载计算 （5）式中： ψ——试验系数，当主材为单肢构件时取1.1，当主材 为组合构件时，取1.2。 对高杆杆身的风荷载应分段进行计算，以离地面 15m高度为基准，按不同高度分风压高度增大系数K2， K2值取下表所列数值；而导线、避雷线的曲荷载则应 按其平均高度考虑，配电线路架空线的平均高度一般 取10m。
F η 0.1 1.0 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 1.0
0.85 0.66 0.50 0.33 0.15 0.15
杆塔受力分析与计算
2、电杆荷载计算 （5）式中： F——杆身构件侧面（或正面）的投影面积，m2，对 于电杆杆身：F=h〔（D1+D2）/2〕，对塔身： F=K1h〔（b1+b2）/2〕； D1、D2——电杆计算风压段的梢径和根径，m,锥度为 1/75锥形杆，D2=D1+h/75； b1、b2——塔身计算风压段内侧面桁架（或正面桁 架）的上宽和下宽，m； K1——铁塔构架的填充系数，窄塔身和塔头一般取 0.2-0.3宽塔身一般取0.15-0.2，但考虑到 节点板挡风面积的影响，应乘以风压增大系 数，则窄塔身取1.2，宽塔身取1.1；
【输电杆塔设计培训】08、第八章 铁塔内力计算
一、塔身受弯内力计算
采用截面法
1．单斜材桁架 如图8－3所示，图8－3a 为主材无坡度，图8－3b 为主材有坡度。 截取I—I截面，则：
a.无坡度
b.有坡度
图3
主材内力：
Nu
M0 G
2bi 4sin
斜材内力：
Ns
Mc 2di
式中∑M0— I—I截面以上所有外力对0点力矩之和；
下平面角钢主材受力 N1
GD' l1 2h
1.11K
b
cTDl1
TDe b
l1 h
上平面角钢主材受力 N2
GD' l2 2h
(1
1)K
b
cTDl2
TDe b
l2 h
上平面不布置斜材时，计算也同尖横担。
3、矩形截面横担 ①构造型式：上、下平面交于一条线，把横担
视为由上下两片桁架组成 ②控制条件：受断线情况控制，断线后的力有
当a及b立面第一档为单斜材时5横担平面内横隔斜材内力计算当横隔面内横隔斜材为单横隔斜材图10a时图10当横隔面内横隔斜材为梅花状横隔斜材图10c时一上字型塔头内力计算图11计算内容地线支架横担处的横隔材导线横担1地线支架横隔材内力受地线张力控制一横担横隔材内力计算图12控制条件
输电杆塔及基础设计
第八章 铁塔内力计算
担三种型式
尖横担
鸭嘴横担 图16
矩形横担
1、尖横担 ①构造型式：上、下主材在挂线角点处相交于
一点，把横担视为由上下两片桁架组成。
②控制条件：受断线情况控制，断线后的力 有断线张力TD的垂直荷载GD’
③内力计算
下平面主材内力：
(1）在导线N1' GG2D'hlD1 ’的的作用下 取隔离体，对A点取矩
铁塔内力报告剖析
华北电力大学计算报告作业名称铁塔内力分析与计算课程名称输电杆塔及基础设计专业班级：学生姓名：学号：成绩：指导教师：完成日期：一、题目内容及要求。
220kV 上字型直线塔单线图如图1所示，全高H=26.2 米，呼高H0=18.2 米，重G0=26470.78N，设计条件见表1。
使用解析法计算七种工况下横担下塔身第一节间、地线支架、横隔、横担等主材和斜材或隔材的内力（任意选择一个部位）。
七种工况包括：(a) 运行工况Ⅰ（大风工况）；(b) 运行工况Ⅱ（覆冰工况）；(c) 断上导线情况；(d) 断下导线情况；(e) 断地线情况；(f) 安装情况Ⅰ；(g) 安装情况Ⅱ。
（a)运行工况Ⅰ（大风工况）塔头荷载图（KN）(b) 运行工况Ⅱ（覆冰工况）塔头荷载图(c) 断上导线情况塔头荷载图（KN）（d) 断下导线情况塔头荷载图（KN)(e) 断地线情况塔头荷载图（KN）（f)安装情况Ⅰ塔头荷载图（KN） (g) 安装情况Ⅱ塔头荷载图（KN）二、计算思路。
1、静定平面桁架的内力分析。
众向力荷载横向力荷载（a)塔架受力简图；（b)正面桁架受力；（c)右侧面桁架受力。
说明：常略去与荷载方向相垂直的那两片平面桁架的作用，假定只由与荷载方向相平行的两片桁架承受荷载。
2、单腹杆桁架。
（1）、主材受力分析及内力计算（截面法）。
主材受力简图如下：∑=*±'333o b N M u 333u b M N o ∑'±=主材受力简图如图（d)：截取3-3截面，则主材内力为： 方法一：αsin 42N 33∑∑-±=Gb M o u其中：∑o3M 表示3-3截面以上所有水平力B P 、D P 及塔头塔身风压q 对O 点之矩。
∑G 表示3-3截面以上全部垂直载荷设计值之和。
此法所求内力为近似值。
方法二：利用∑=003M 求解。
注：∑o3'M 为除主材内力以外的外力力矩之和，特别注意所有外力取矩时由于单片受力大小均取21。
输电线路基础杆塔受力分析特杆塔外形尺寸确定
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表4-2-5 相邻的上下层导线或导线与避雷线之间的最小水平偏移 单位：m
电压等级(kV)
35
66
110
220
330
500
750
设计冰厚
10mm
0.20
0.35
0.50
1.00
1.50
1.75
2.0
设计冰厚 15mm
0.35‘
0.50
0.70
1.50
2.00
2.50
3.0
➢设计冰厚5mm的地区，上下层导线之间和导线与避雷线之间的水平偏移，可以根据运行 经验适当减小。
Ds
Dh2
4 3
DV
2
式中 Dh、Dv，——导线间距离的水平投影和垂直投影。
5、多回路杆塔的线间距离
(4-2-5)
➢对于多回路线路杆塔，不同回路导线间的闪络将影响两个以上回路的供电安全。
➢规程规定：多回路杆塔上不同回路的导线之间的距离(水平距离和垂直距离)，应较式(42-3)和式(4-2-4)计算的线距增大0.5m，且不应小于表4-2-6所列数值。
➢杆塔定位档距增大，则每公里杆塔基数减少，但杆塔的呼称高增高；杆塔定位档距减小， 杆塔的呼称高降低，但每公里杆塔基数增多。
➢如果用每公里线路造价来衡量线路的经济情况，一定存在某一档距，使线路造价最为经 济。这样的档距称为经济档距，对应的呼称高称为经济呼称高。
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目前，35kV～220kV线路已有定型设计的杆塔，工程中按照电压等级，选取经济呼称高， 按式(4-2-1)反推最大弧垂fm为
fm H h h
➢根据所选用导线和弧垂公式
，算fm 出 杆g8l 2高允许档距[L]H，在杆塔排位时，尽可能
架空输电线路杆塔基础设计施工技术分析
高压输 电线路 的基础 即杆塔 埋人地下 的 部分 ，其作用是保证杆塔在运行中不发生下沉 或受到外力 的作用时 ， 不发生倾倒或变形 。 基础 施工质量的好坏 ，对高压输 电线路的安全运行 关系极大。过去由于基础混凝土断裂 ，塔基下 沉、 滑波 、 础积水 、 基 冲刷 、 底拉 卡盘安装 不 当 等， 而造成 的倒杆塔事故屡见不鲜。目前 ， 我国 架空输 电线路塔基基础工程在设计方面存在的
关键 词 ： 路 ； ； 基 线 杆塔 塔
塔基工作状况的好坏 ， 直接影响到输 电线 路杆塔状态的完好以及线路状况的优劣 。随着 特高压输 电在我国不断发展 ，对线路 的要求越 来越高。 此外 ， 输电线路经过各种不同土质条件 下， 其杆塔基础需具有足够的强度和稳定性 ， 满 足各种电压等级不 同杆塔的载荷要求。 根据笔者多年实际工程经验， 就输电线路 杆塔塔基 的设计施 工 中的一些 问题 就行 了探
中， 基础抗腐蚀性 的问题不可忽视
２ 塔 基 的选 型
根据 塔 位不 同的 地 质 、地 形 及周 边 环 境 因地 制 锤 冲扩桩 法 等 。 宜选择基础型式 ， 充分利用每个 基础的优点， 达 ３ 强夯法适用于处 理碎石土 、 ． １ 砂土、 低饱 到 减 少 土石 方 ，将 工 程 对 环境 的影 响 减 小到 最 和度的粉土与粘性土 、 湿陷性黄土、 杂填土和素 小程度。 目前 ， 国内线路 工程基础常用的型式有 填土等塔基。对高饱和度的粉土与黏性土等塔 掏挖基础、 大开挖 基础 、 灌注桩基础。实际工程 基 ， 当采用在夯坑内回填块石、 碎石或其他粗颗 经验显示 ， 只要地质条件满足要求 ， 应该优先采 粒材料进行强夯置换时 。 应通过现场试验确定 用掏挖类基础 ， 当不能满足时采用大开挖基础 ， 其 适用 性 。 最后才考虑灌注桩基础。 ３ ． ２当建筑 物基础下 的持力层 比较 软弱 、 ２１掏挖类基础。掏挖式基础是近年来在 不能满足上部结构荷载对塔基的要求时 ， ． 常采 问 题有 【 Ｉ Ｉ ： 我国输 电线路 建设 中广 泛采用 的一种基础 型 用换填土垫层来处理软弱塔基。提高塔基承载 １１由于输电线路塔基 基础工程问题 的特 式 ， 有 充 分 利 用原 状 土 的承 载 力 、 少 开挖 量 力 ， ． 具 减 减少沉降量 ， 加速软弱土层的排水固结 ， 防 殊性 和复杂性 ， 目前《 而 送电线路基础设计技 术 等优 点 。 该 基础 的 形 状 大小 进 行 掏挖 ， 石方 止冻胀和消除膨胀土的胀缩。 按 土 规定 》 仍然采用 总安全系数法 ， 而不是分项 系数 开 工程量不大于混凝 土浇灌的土石方填筑工 ３３ ＿砂石桩法适用于挤 密松散砂土 、 粉土、 设 计 法 。输 电线 路 塔 基 基 础 工程 如 果 继续 在 以 程 量 。 掏挖 类 基 础 可分 为 全 掏挖 和半 掏 挖 两种 牯性土 、 素填土、 杂填土等塔基 ， 提高塔基的承 后较 长 时 间 内沿 用 传 统 安 全 系 数设 计 法 的定 值 型 式 。 当地 表 土 不 易成 型 时 ， 采用 半 掏挖 基 础 。 载力和降低压缩性 ， 也可用于处理可液化塔基。 设计方法 ， 显然是不合适的 ， 如何尽快改变这种 这两种基础 的最大特点是能够充分利用塔基原 砂石桩主要靠桩的挤密和施工中的振动作用使 现状是一个紧迫且具有现实意义的问题 。 状土的力学性能 ， 减少基础的侧 向变形， 提高基 桩周围土的密度增大 ，从而使塔基 的承载能力 １２由风荷载引起 的输 电线路杆塔的破坏 础的抗拔 、抗倾覆承载能力。具有开挖土方最 提高， ． 压缩性降低 。 常给经济建设 和人 民生 活带来 非常严重 的影 小 ， 钢材用量少 ， 节省模板 ， 可缩短施 工周 ， 节省 ３ 振冲法适用于处理砂土 、 、 ４ － 粉土 粉质粘 响， 而且需要花费大量的资金和时间修复。 据统 投资等优点。 其缺点是对地质条件要求较高 ， 对 土、 素填土和杂填土等塔 基。 振冲法是利用振 冲 计， 在各类杆塔倒塌 、 导线 断股等严重 事故 中 ， 地下水位较高、 地质破碎、 基坑开挖难 以成形的 器冲水振动 ， 将土体中泥粒用压力水带走， 形成 由风引起的约 占 ３ ％。因此 ， Ｏ 动力风效应 分析 塔 位不能适用 ； 且掏挖基础底部扩挖有限 ， 底板 振 冲孔，并在振动冲水过程中填 以砂、石等材 的正确性和精度将关 系到送电线路杆塔及基 础 宽度不宜太大 ， 在基础作用力较大 、 塔基承载力 料 ， 借振冲器的振动冲击 ， 将填料振密成桩与原 设计的合理和安全。研究风与杆塔结构体系的 不 高时 使 用 。 有塔基形成复合塔基。 以提高塔基承载力。 增加 相互作用 ， 并且在输电线路设计中采取恰 当的 ２ 灌 注 桩 基 础 。随 着我 国交 通 基 础设 施 塔 基稳 定 性 。 ． ２ 抗风措施 ，对保 障线路结构体 系的安全有非常 建设的快速发展 ，灌注桩作为一种基础形式 以 ４结论 重要 的意义。 其适应性强 、 成本适 中、 施工简便等特点仍将被 输 电线路铁塔基 础型式的设计与优化对 １ ＿ ３在软土质地区 ，由于其杆塔基础设计 广泛地应用于公路 桥梁及其它工程领域 。该型 于整个输电线路的安全运行起着至关重要的作 不仅要满足一般杆塔基础设计要求 ，还应满足 基础适用于地质条件恶劣的塔位 ，如地下水丰 用 ，通过对不同的水文地质条件做深入详尽 的 塔基沉降量、 倾斜度等要求 ， 因此软土质地区杆 富 ， 下 软 塑 层 、 泥 质 土 层 较 厚 的 水 田、 网 了解 ， 地 淤 河 确定了合适的基础型式可以大大降低工 塔基础设计有其特殊性 。软土质地区杆塔基础 等 地 ，以 及 山体 坡 度 较 陡需 主 柱 加高 较 大 的 杆 程本体投资 ，并为输电线路安全可靠地运行提 已成为输 电线路建设 中十分薄弱的环节 ，而塔 塔 位 。施 工 开挖 量 较 少 ， 工对 环 境 的破 坏 小 ， 供有力保证。此外 ， 施 塔基的设计施工 ， 也需要严 基处理及其基础型式选择与设计优化则是软土 能有效保护塔基周周的 自然地貌。 但是 ， 其缺点 把技术关 ， 规范化 、 科学化 ， 因时制宜 、 因地制宜 质地 区输 电线路 工程迫切 需要解决 的重大 课 是 基坑 开挖需护壁 ， 施工要求高 、 难度较大 ， 基 地处理实际工程中的各种问题，从而保证施工 题。 础混凝土量大，综合造价高 ，需特殊的检测手 效 果 。 １ ． ４针对近期 比较突出的冰雪灾害导致输 段 。 参考文献 电线路杆塔倒塌 的情况 ，如何通过杆塔 基础 的 ２ 大 开 挖 基 础 。 比掏 挖 基础 ， 开 挖基 … 陈策． ． ３ 对 大 输电线路 塔基 存在问题的原 因分析叨． 优化和加 固， 增加其强度和稳定性 ， 是需要进一 础是指大范围的完全挖掘 ，大开挖基础型式较 中 小企 业 管理 与 科技 ．０ ９ ３ ：４ ． ２ ｏ ，０ ２ ０ 步研 究 的 问题 。 多 ，其按基础本体受力状态可分为刚性基础和 Ｉ１ 飞． 电 线路 的基 础 选 型及 优 化 『 ． 营 ７王敏 输 Ｊ经 ］ 另外 ， 我国架空输 电线路塔基基础工程在 柔性基础 。 刚性基础的施工工艺简单 ， 质量 易于 管 理 者 ２ ０ （８ ：３ — ４ ． ｏ９ １ ） １８ １１ 设 计 方 面 除上 述 问 题 比 较 突 出 以外 ，还 存 在 以 保证 ， 基础埋深较浅， 在抵抗上拔力时主要依靠 ｆ】 ３王建军， 黄海燕． 地基基础工程的处理分析ｆ１ Ｊ． 下 问题 ： 我 国的 东 北 和西 北 地 区 ， 在 由于 冻 土 的 自身萝量。 Ｉ于基础混凝士用量较大 ， 但１ Ｉ 综合造 中小 企业 管 理 与科 技 ， ｏ （ ）６ ＿０ ２ ８ １ ：７ ７． ｏ 冻 胀 使 基础 位 置 抬 高 ，怎 样 处 理 冻土 塔 基 成 为 价 偏 高 ， 用 范 围受 到 制 约 。 使 直柱 柔 性 基础 该 基 重要课题 ；在近海区建造输变电线路 ，在海水 础采用钢筋混凝土底板 ，能 比较充分地利用塔 责 任 编辑 ： 春沂 杨
杆塔结构及其设计经典案例(含计算步骤)
酒杯塔的内力计算报告姓名：张子阳班级：机械09k6学号：0919********·计算的主要思路和结果：用Excel计算塔身主材和斜材内力：在进行Excel计算之前首先要对塔进行一些必要的计算。
1，对塔身进行受力简化和分段：把不受力的的构件去掉，然后对塔身进行分段，根据各段之间主材，斜材的受力不同，可以把塔身分成三段，从塔底（跟开）向上依次取4000mm,3000mm,3000mm （都为垂直距离）。
,2，选取矩心，确定各外力的实际大小：因为是双斜材受力，为了计算方便需要对双斜材的交点取矩，根据课本题图从上向下依次选为O1,O2,O3为矩心。
因为我们队他的计算是平面的，其受力是作用在立体上的，也就是说题目中给的力在计算是需要减半，即可等效的记为：正常大风情况塔头风压p1=175N/m，塔身风压p2=315N/m,地线给塔的载荷分别为3150,1700，导线给塔的载荷分别为8300,4175。
,3，计算α，β（都以弧度表示）：对α的计算：塔身最高点垂直向下作垂线到跟开，之间的线段记为L1，之间的主材记为L2。
L1，L2与跟开合成一个直角三角形，靠近跟开的那个角即为α，利用正弦定理即可求得，α为主材与水平面的夹角。
解得α=1.48.对β的计算：b3为主材二三段的分开线，b3左边交点的斜材设为L3，b3，L3与主材相交的构成三角形，利用此三角形的已知条件，再利用余弦定理和正弦定理即可解得β，β为斜材与水平面的夹角。
解得β=0.555。
4，计算主材受力：因为各主材受力的求法基本相同，现以Nu1为例计算主材的受力：根据公式Nu1=∑MO1/2a1+∑G/4sinα，知道MO1为1——1截面（即为b1所在水平面）以上所有外力对O1点的矩，G 为1——1截面以上全部垂直荷载，∑MO1包括地线的水平荷载对O1的力矩，导线的水平荷载对O1的力矩，1——1截面以上塔头风压和塔身风压对O1的矩，所有的垂直荷载产生的矩关于O1对称，可以抵消。
《输电杆塔及基础设计》第二章 杆塔荷载计算
解 查表
由高度20m，电压110kV，地面粗糙度B类 风压高度变化系数取μZ=1.10 杆塔风荷载调整系数βZ=1.0
环形截面钢筋混凝土电杆
构件体形系数取μS=0.7 P=μZμSβZAfW0=1.10×0.7×1.0×0.5×252/1.6 =236.7N/m
答：作用在杆身上的风荷载标准值为236.7N/m
W0－基本风压， W0＝V2/1600，kＮ/m2 Af—杆塔塔身构件承受风压的投影面积计算值
对电杆杆身：Ac=h(D1＋D2)/2 对铁铁身： Ac=h(b1+b2)/2 h—计算段的高度 m
D1、D2—电杆计算风压段的顶径和根径 m， 锥度为1/75的锥形电杆
D2= D1+ h/75； b1、b2—铁塔塔身计算段内侧面桁架（或正面
无冰时 P=γ4ALPcosα/ 2 N 覆冰时 P=γ5ALPcosα/2 N
式中γ4、γ5分别为无冰、 覆冰风压比载N/m.mm2
A导、地线截面面积，mm2 LP水平档距，m；
图4
α线路转角。
注意：新标准规定重冰还要乘以风载增大系数Bi
（2）风向不垂直于导线的风荷载计算:
Px=Psin2 N 式中 Px垂直导、地线方向风荷载分量 N；
△T＝（T1－T2）cos900/2 =(2500-2000) cos 900/2＝353.5N
输电线路铁塔基础设计的几点分析
输电线路铁塔基础设计的几点分析发表时间：2018-06-11T16:49:22.080Z 来源：《建筑模拟》2018年第5期作者：叶坤[导读] 随着中国经济水平的不断增长，电力工业发展的需求，也是提高。
因此，中国的输电线路铁塔行业在近几年得到了快速发展。
宁夏回族自治区电力设计院有限公司宁夏回族自治区银川市 750004摘要：随着中国经济水平的不断增长，电力工业发展的需求，也是提高。
因此，中国的输电线路铁塔行业在近几年得到了快速发展。
据数据统计，在中国输电线路的销售收入增加了近40%，近几年来，整体处于一个高速发展的时期。
本文分析了输电线路杆塔基础的设计选型，并提出优化建议和意见，希望能在中国的输电线路的进一步发展贡献。
关键词：输电线路；铁塔基础；设计引言随着中国经济水平的不断提高，对电力的需求不断增加，而电力负荷也增加。
架空输电线路的输电能力和横截面在运行中不断增加。
同时，城市架空输电线路走廊越来越复杂，对输电塔的要求也越来越高。
这就要求对输电铁塔的结构进行优化设计，从而提高塔架整体的稳定性，保证人们的用电需求。
本文对架空输电线路杆塔型式的设计和结构设计进行了分析和研究。
在此基础上，对架空输电铁塔结构进行了设计与优化。
这对于从事架空输电铁塔设计工作的技术人员具有一定的指导意义。
1 影响输电线路铁塔基础设计的因素输电线路杆塔在输电线路整体稳定中起着重要作用，但杆塔基础容易受各种人为因素、施工环境因素和特殊因素的影响。
塔架的基础直接决定着塔架的稳定性和承载力。
因此，我们必须采取适当的措施来预防和控制可能影响输电线路基础的因素。
输电铁塔施工技术比较复杂，地理环境多变。
因此，影响输电线路杆塔基础的因素是不能概括的，对不同的环境可能有很大不同的影响因素。
但综上所述，我们可以粗略地确定影响输电线路杆塔基础设计的因素，主要包括以下几个方面：第一，施工技术因素。
由于输电线路塔架施工技术要求高，如果施工技术不能达到标准，如塔基础的应力结构偏离、基础类型的选择和实际工程情况等。
输电线路杆塔结构设计技术研究刘涛
输电线路杆塔结构设计技术研究刘涛发布时间：2021-08-18T06:58:34.383Z 来源：《中国电业》（发电）》2021年第9期作者：刘涛[导读] 对于整个输电线路而言杆塔结构是其中非常重要的构成部分，是保障输电线路可靠稳定运行的基础，在杆塔结构的作用下，可以保证输电线路与地面之间保持安全距离。
鉴于杆塔在输电线路中扮演的重要角色，针对其结构进行合理设计显得尤为重要。
根据相关的统计数据表明，输电线路建设投资中，杆塔结构的投资比例高达35%左右，可见杆塔结构设计建设的合理性会对输电线路投资的效益产生重要影响。
随着我国输电线路建设力度的不断增大，针对杆塔结构进行科学设计，提升其可靠性和安全性显得尤为必要。
刘涛国网陕西省电力公司检修公司关中分部渭南输电运维一班陕西省渭南市 714000摘要：对于整个输电线路而言杆塔结构是其中非常重要的构成部分，是保障输电线路可靠稳定运行的基础，在杆塔结构的作用下，可以保证输电线路与地面之间保持安全距离。
鉴于杆塔在输电线路中扮演的重要角色，针对其结构进行合理设计显得尤为重要。
根据相关的统计数据表明，输电线路建设投资中，杆塔结构的投资比例高达35%左右，可见杆塔结构设计建设的合理性会对输电线路投资的效益产生重要影响。
随着我国输电线路建设力度的不断增大，针对杆塔结构进行科学设计，提升其可靠性和安全性显得尤为必要。
关键词：输电线路；杆塔结构设计；技术；研究1铁塔整体结构分析输电线路杆塔作为承载导、地线及金具的主体，其安全可靠运行是电网能量传送的基础。
由于处于野外环境中，杆塔受风吹雨淋或者大气腐蚀容易锈蚀，其本体运行强度将大大下降，运行寿命严重缩短，对系统安全运行造成重大隐患。
输电线路工程中，电气专业将铁塔塔型选定、明确之后，让铁塔既满足电气要求，又在结构方面安全、可靠的前提下，使得塔重最轻、外型美观、运行维护方便是铁塔结构优化的主要目标。
要实现上述目标，铁塔需在满足构造要求的前提下结合外荷载特点进行优化，使铁塔各部件受力清晰、传力直接、节点处理简单、布材满足其受力特点。
浅谈输电线路杆塔结构设计
浅谈输电线路杆塔结构设计输电线路杆塔是电力输送系统中的重要组成部分，承担着支撑输电线路、传递电能的作用。
其结构设计直接关系到线路的安全性和稳定性。
本文将从杆塔结构的选材、受力分析和设计参数等方面进行浅谈。
一、选材传统的输电线路杆塔常采用钢材和混凝土材料。
钢材具有强度高、刚性好的特点，适合用于承受较大荷载的杆塔设计。
混凝土材料具有耐久性高、抗风荷载能力强等优点，适合用于承受地震等恶劣环境条件的杆塔设计。
随着科技的进步，新型材料的使用也越来越广泛。
复合材料杆塔具有比钢材更轻、耐腐蚀性更强等特点，适合用于输电线路设计。
玻璃钢材料具有重量轻、耐候性好等特点，也逐渐应用于输电线路的杆塔设计中。
二、受力分析杆塔受力主要有重力、风荷载和地震荷载等。
设计杆塔时需要对这些力的作用进行合理的受力分析。
重力是杆塔最主要的受力来源，主要分为自重和线路重。
自重是杆塔本身的重量，线路重是导线和地线等附加设备的重量。
在受力分析时，需要考虑杆塔的自重以及各个部位受力的情况，合理确定杆塔的形状和支撑方式，以保证其能够承受荷载并保持稳定。
风荷载是指风对杆塔产生的压力。
在设计中，需要考虑到风的速度、风向和风的压力等因素，并通过建立杆塔的三维模型，进行风洞实验和数值模拟来确定杆塔的稳定性。
还需要考虑到杆塔的振动特性，以避免共振现象的发生。
地震荷载是指地震对杆塔产生的力。
地震荷载是杆塔设计中最为严峻的荷载之一，需要通过地震波动的分析和杆塔的抗震性能来考虑。
传统的设计方法是根据地震烈度进行设计，而现在多采用地震加速度反应谱法，根据地震波动的时间历程和频率特性进行分析，来确定杆塔的抗震性能。
三、设计参数设计参数是指进行杆塔结构设计时需要考虑的参数。
主要包括杆塔高度、跨距、杆塔间的角度和导线张力等。
杆塔高度是根据线路的跨越情况和地形地貌来确定的，一般对于平原地区的输电线路，高度较低；而对于山区和河谷等复杂地形地貌，高度较高。
高度的选择应综合考虑线路的运维和施工条件。
输电线路杆塔基础设计分析
输电线路杆塔基础设计分析当前我国电力系统得到了较为快速的发展，其服务范围的扩展对于输电线路的构建提出了更高要求。
为满足我国输电线路快速发展的要求，目前国网公司集合现有资源编制了不同气象条件、导地线对应杆塔典型设计杆塔手册，这大大保证了一般输电线路杆塔设计的质量。
我国幅员辽阔，为满足规划或征地要求，目前杆塔塔位较为复杂，这就需要输电结构设计人员在现场定位时根据现场情况、地勘报告和不同基础计算结果，优选出适合该工程的杆塔基础，以保障整个输电线路的安全。
标签：输电线路;杆塔基础;基础选型一、高压输电线路杆塔基础选型分析1.1現浇台阶基础此类基础属于刚性基础类型，能应用的地质条件非常的广泛，适用于各种类型的铁塔。
该基础类型的主要特点：混凝土方量较多，但钢材的耗费量较少，且施工工艺简单，为工程施工的质量提供了很好的保障。
以往的工程施工中应用较多，但近年来，为减少混凝土的使用量，限制了该基础型式大范围应用，仅在受力较大的转角塔中应用，或者是在地下水丰富容易引起塌方问题的地段中应用。
1.2板式直柱基础此类基础属于柔性板式基础，采用直立式主柱，连接铁塔时需使用塔脚板和地脚螺栓，同样适用于各种类型的铁塔。
按土重法计算，底板厚度由冲切计算和伸出部分宽厚比小于2.5控制，板的上部与下部均配置钢筋。
其优点是基础混凝土方量较少，开挖方便，可进行浅埋，在较容易出现流砂或者是地下水位较高的地基中应用居多，能避免基坑坍塌的危险，还可降低深挖水坑的工作难度;缺点是基坑土石方开挖量较大，钢材耗量大。
1.3插入式基础此类基础不需要地螺和塔脚坂连接，将铁塔塔腿的主材直接插入到主柱之中并在端部进行锚固。
该基础受力简单，基础所承受的偏心弯矩和水平方向作用力较小，底板和立柱处于压受力状态，该种基础改善了受力状况并且节约材料。
另外，由于基础水平力减小，故基础侧向的稳定性有所提高。
该基础适用于有无地下水地段、地基土为硬塑情况。
在山区塔位，由于交通运输条件差，插入式基础弥补了交通运输上的缺陷，是一种更为经济实用、施工简单方便的基础型式。
例析220kV线路杆塔设计
例析220kV线路杆塔设计1 概述近年来我国输电线路频繁受到严寒和冰雪天气的袭击，重冰区的输电铁塔和导线覆冰现象严重，导致铁塔所受的不平衡力显著增加，而且覆冰导线对于铁塔施加很大的冲击载荷，容易造成杆塔的疲劳损害，形成裂纹，造成严重的安全隐患和巨大的经济损失。
随着我国对电力需求日益增加，杆塔所设的导线密度越来越大，因此对杆塔的承载能力要求越来越高，而且重冰区对杆塔的影响更加明显，对于重冰区的杆塔进行合理选型与优化设计，能够确保重冰区线路杆塔的稳定运行。
本文对重庆地区220kV线路杆塔选型与设计进行分析，结合现行的设计规程与重冰区杆塔存在的问题，探讨杆塔的优化设计。
2 重冰区杆塔规划设计与选型2.1 重冰区杆塔规划设计对于重冰区的杆塔设计而言，线路定位档距不宜过大，为了确保线路张力平衡，需要尽量保证档距均匀设置，而且邻档的高差也尽量一致，避免脱冰跳跃和不均覆冰时引起悬垂绝缘子串上翻。
根据220kV重庆地区的线路工程，在杆塔的规划与设计中，需要确保档距合理，控制耐张塔转角度在40°以内，从而确保档距的合理设置。
对于不同冰区的杆塔进行合理设计，其中20mm冰区直线塔采用ZBC21、ZBC22，30mm冰区直线塔采用ZBC31、ZBC32，保证2型转角塔同时兼做冰区分界塔。
2.2 重冰区杆塔选型常见的杆塔选型包括直线塔选型与耐张塔选型，根据《110～750kV架空输电线路设计规范》一般规定，杆塔结构荷载包含最大风、无冰、未断线荷载组合；最大覆冰、相应风速以及未断线荷载组合；最低气温、无风、无冰、未断线荷载组合。
重冰区的杆塔选型包括：（1）直线塔选型，根据以往经验，重冰区V串悬挂布置的可靠性更高，而且相比于单回路杆塔，直线塔中的猫头塔与酒杯塔是相对成熟的型式，以重庆地区的20mm冰区1型的直线塔为例，酒杯塔导线的走廊宽度大，而且传力路径更为清晰，相对于猫头塔，酒杯塔的塔身与塔腿主材规格相对较小，更利于山地运输。
受力分析计算
4）双杆杆身主弯矩计算特点
整立双杆时，除了垂直荷重对杆身产生弯矩外，由于吊绳在双杆平 面内产生一指向双杆中心轴线的分力F1-2 ，如果绑扎点无补强横木 或横担来承受这个分力，则使杆身产生一个横向弯矩M2 ，这时杆 身主弯矩为 M1和 M2合成组成，两者相差90º ，故主弯矩M为
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施工组织
所需工器具规格和数量，主要和杆塔形式、外型尺寸、重量、重心高及 整立方法等因素有关。
5
受力计算分析
根据起立瞬间各部静力分析，换算出各部最大受力值，连乘以动荷系数、 不平衡系数、及钢绳安全系数作为各部所承受的综合计算力。
练
习
1
固定式抱杆整立有哪些常见的施工方法？ 2 请简述单抱杆整立钢筋砼杆的步骤？ 3 固定式抱杆整立的优缺点有哪些？ 4 请简述倒落式抱杆整立的现场布置要求？ 5 倒杆塔的原因有哪些？如何确保立塔安全？
主弯矩是由杆身自重、杆身支座反力及吊绳张力的垂 直杆身的分力产生的，它是杆塔的主要荷重，一般占杆塔 构件全部应力的70％～80％；附加弯矩是由杆身支座反力、 吊绳及制动钢绳张力的平行杆身分力，没有作用在杆身轴 线方向而引起的偏心弯矩，在普通杆塔施工中它对杆塔强 度影响较小；轴向力由杆身自重、杆身支座反力及吊绳张 力的平行杆身分力产生的，它对杆塔强度的影响，与主弯 矩相比要小得多。
杆塔整立过程各种设备受力计算
当单杆起立至某个起立角γ 时，单点固定各设备受力如图3-24所示。 1）吊绳受力F1 的计算 公式。取各力对杆身支 点O的力矩为0，推导出 吊绳受力F1 的计算公式 为：
杆塔整立过程各种设备受力计算
2）制动钢绳 的受力 计算公式为
杆塔整立过程各种设备受力计算
3）抱杆受力N和牵引钢绳受力F2 的计算公式为 式中 HO ——杆塔重心至杆身支点 O的距离，m； H ——杆身固定点C1至杆身 支点O的距离，m； G0 ——杆塔质量，kg； γ ——杆身与地面夹角； α——抱杆与地面夹角； β——牵引钢绳与地面夹角。
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如图8 - 4 (c)所示为八字拉线门型杆受横向 和纵向荷载联合作用，存在以下三种受力情 况。
输电杆塔结构及其基础设计
8.3 拉线电杆主杆挠度和弯矩的计 算
拉线电杆的主杆和拉门塔的主柱实际上是在轴向力 与横向荷载共同作用下工作的，由于横向荷载、主 杆或主柱初弯曲以及轴向压力初偏心的作用，致使 主杆或主柱产生了横向挠度。轴向压力N的作用将 使横向挠度进一步增大，从而使弯矩加大。它们属 于压弯构件（梁-柱）。
输电杆塔结构及其基础设计
输电杆塔结构及其基础设计
8.7.3 拉线应力状态方程式
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8.7.4 梁柱单元刚度矩阵
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8.7.6 拉线分布荷载计算 拉线通常所受的荷载有
自重荷载、风荷载、覆冰 重力荷载及拉线上的集中 荷载等。 (1)垂直于拉线的分布风荷 载
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8.7.1 塔柱总节点刚度矩 阵方程
塔柱的总节点位移有： ①自由位移；②拉线节 点位移；③约束位移。按 照三种位移对总节点力向 量、总节点刚度矩阵进行 分块，得到塔柱总节点刚 度矩阵方程的分块形式如 下
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8.7.2 相互作用力转换矩阵Ty和变形协调转 换矩阵T建立
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8.4.2 纵向对称荷载作用下的内力计算
如断中导线或0度大风时，杆塔受纵向对称 荷载荷载作用，拉线和主柱的受力按下式计算
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8.5 外拉线门型塔考虑门形构架侧 移时的计算
8.5.1 拉门塔的工作特点和简化假设 拉线杆塔结构在横向、垂直荷载作用下，产生一定侧移△后而保
输电杆塔结构及其基础设计
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8.1 外拉线门型电杆拉线张力简化 计算
如图8 - 1所示，在初始状态下，四根 拉线的内力均为；在荷载作用下，四 根拉线的内力变为 : T1、T2、T3、T4
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8.1.2 纵向非对称荷载作用下（断边导线时） (1)四根拉线共同工作阶段。 如图8-2所示，在初始状态下各拉线张力均为T0。当横担 一端有纵向不平衡张力Td时，结构受非对称荷载作用。把 它向横担中心简化，可得到作用在横担中心的纵向力和扭 矩。计算两组力分别作用于结构时拉线内力增量，再与拉 线初张力T0叠加，即可求得各拉线张力。
输电杆塔杆塔结构及其基础设计
8.7多层拉线单柱铁塔内力与变形计 算 多层拉线单柱铁塔结构，如拉线猫头型、拉线上字型、
拉线鸟骨型，其特点是重量轻、施工安装比较快，在线路工 程中应用也比较多，如图8 - 10所示为多层拉线猫头塔。多 层拉线单柱铁塔在拉线结点处为弹性支承，拉线与在相互作 用，结构变形相对比较大，轴力在横向变形上产生附加弯矩 。多层拉线单柱铁塔内力求解。比较复杂，以往多采用三弯 矩方程求出支座横向节点荷载，代人拉线平衡方程后，迭代 求解拉线应力，迭而求出其余未知量，具体算法参见《电力 工程高压送电线路设计手册》。矩阵位移法求解多层拉线单 柱铁塔稳定性好、精度高、适用电算编程求解，本节介绍用 矩阵位移法计算多层拉线单柱铁塔。
输电杆塔结构及其基础设计
8.5.2 拉门塔计算公式的建立
输电杆塔结构及其基础设计
输电杆塔结构及其基础设计
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8.5.3 拉门塔主柱按压弯构件设计
根据式(8 - 29)和式(8 - 31)的侧移△与拉线截面Ac的关系，可得图 8 – 9所示的拉门塔拉线工作特性曲线。
图8 - 9中安全区段1为小侧移阶段，拉线变形较小，拉线2未退出 工作。需要较大的拉线截面来保持整个结构有较大的侧移刚度。
输电杆塔结构及其基础设计
8.3.1 挠度计算
输电杆塔结构及其基础设计
8.3.2 弯矩计算
输电杆塔结构及其基础设计
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8.4 外拉线门型塔的内力计算
8.4.1 横向对称荷载作用下的内力计算 如图8 - 6所示，荷载（如横向风荷载）在杆 塔平面内作用时，假设拉线2、3已退出工 作，拉线1、4的张力可通过对两主柱延长 线交点取矩求得，主柱的压力可通过对主柱 与横担交叉点取矩求得。计算公式如下
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安全区段2为大侧移阶段，拉线变形较大，拉线2已退出工作，拉 线截面较小，结构侧移刚度较小。
不安全区段，拉线已不满足强度要求，结构可能发生失稳，设计 时应予以避免。
图8 - 9中， △1为拉线2刚好退出工作时的临界侧移， △2为拉线 强度刚好满足要求时的临界侧移， Ac 1、 Ac2为临界侧移时所需的 拉线截面。
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8.1.3 横向和纵向荷载联合作用
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8.2 八字拉线门型电杆拉线张力简 化计算
8.2.1 横向荷载作用下 八字拉线门型杆受横向荷载单独作用时，初 张力对拉线最终拉力没有影响，如图8 - 4(b) 所示。拉线的最终拉力为
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持稳定的平衡状态。这主要是由拉线和门型构架共同提供侧向抗力的 结果。拉线是通过其张力的横向分量提供侧向抵抗力，门型构架是通 过横担与主柱连接点抗弯提供侧向抗力。假如没有拉线，侧向抗力只 能由门型构架全部提供，横担一主柱连接点需要传递较大的弯矩（与 传递的剪力和轴力相比）。由于拉线的设置，拉线给杆塔的侧移提供 了很大的抗力，而门型构架只分担很小一部分抗力，横担一主柱连接 点只需传递较小的弯矩。此时，横担与主柱连接点主要表现为铰接特 性（主要传递剪力、较小的弯矩）。在实际设计的拉线杆塔结构中， 横担一主柱连接点比较薄弱，抗弯能 ，力较小，只能提供很小的弯 矩抗力。因此，根据拉线杆塔的工作特点，在分析中，把横担一主柱 连接点简化为铰接点，忽略了较小的弯矩抗力。这种作法给分析带来 了很大的简化，同时各种因素可充分地考虑进去。